Theorem xlimpnfxnegmnf2 47071

Description: A sequence converges to +∞ if and only if its negation converges to -∞. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Apr-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
xlimpnfxnegmnf2.j	⊢ Ⅎ𝑗𝐹
xlimpnfxnegmnf2.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
xlimpnfxnegmnf2.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
xlimpnfxnegmnf2.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℝ*)

Assertion

Ref	Expression
xlimpnfxnegmnf2	⊢ (𝜑 → (𝐹~~>*+∞ ↔ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))~~>*-∞))

Distinct variable group:   𝑗,𝑍

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑗)   𝐹(𝑗)   𝑀(𝑗)

Proof of Theorem xlimpnfxnegmnf2

Dummy variables 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		xlimpnfxnegmnf2.j	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑗𝐹
2		xlimpnfxnegmnf2.z	. . 3 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
3		xlimpnfxnegmnf2.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℝ*)
4	1, 2, 3	xlimpnfxnegmnf 47027	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘) -e(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
5		xlimpnfxnegmnf2.m	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
6	1, 5, 2, 3	xlimpnf 47055	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹~~>*+∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
7		nfmpt1 5207	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑗(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))
8	3	ffvelcdmda 7105	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ*)
9	8	xnegcld 13454	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → -e(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ*)
10		nfcv 2926	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘 -e(𝐹‘𝑗)
11		nfcv 2926	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑗𝑘
12	1, 11	nffv 6915	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑗(𝐹‘𝑘)
13	12	nfxneg 46674	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑗 -e(𝐹‘𝑘)
14		fveq2 6905	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘𝑘))
15	14	xnegeqd 46650	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → -e(𝐹‘𝑗) = -e(𝐹‘𝑘))
16	10, 13, 15	cbvmpt 5210	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗)) = (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑘))
17	9, 16	fmptd 7135	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗)):𝑍⟶ℝ*)
18	7, 5, 2, 17	xlimmnf 47054	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))~~>*-∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥))
19	2	uztrn2 13008	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)) → 𝑗 ∈ 𝑍)
20		xnegex 13362	. . . . . . . . 9 ⊢ -e(𝐹‘𝑗) ∈ V
21		fvmpt4 46453	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑍 ∧ -e(𝐹‘𝑗) ∈ V) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))‘𝑗) = -e(𝐹‘𝑗))
22	20, 21	mpan2 704	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))‘𝑗) = -e(𝐹‘𝑗))
23	22	breq1d 5116	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 → (((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ -e(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
24	19, 23	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝑘 ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)) → (((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ -e(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
25	24	ralbidva 3187	. . . . 5 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → (∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘) -e(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
26	25	rexbiia 3111	. . . 4 ⊢ (∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘) -e(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)
27	26	ralbii 3112	. . 3 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘) -e(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)
28	18, 27	bitrdi 290	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))~~>*-∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘) -e(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
29	4, 6, 28	3bitr4d 314	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹~~>*+∞ ↔ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -e(𝐹‘𝑗))~~>*-∞))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  Ⅎwnfc 2911  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  Vcvv 3454   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  ⟶wf 6551  ‘cfv 6555  ℝcr 11223  +∞cpnf 11364  -∞cmnf 11365  ℝ^*cxr 11366   ≤ cle 11368  ℤcz 12717  ℤ_≥cuz 12989   -_ecxne 13262  ~~>*clsxlim 47031

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-1o 8501  df-2o 8502  df-er 8742  df-pm 8875  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-fin 9002  df-fi 9427  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-z 12718  df-uz 12990  df-xneg 13265  df-ioo 13504  df-ioc 13505  df-ico 13506  df-icc 13507  df-topgen 17640  df-ordt 17699  df-ps 18766  df-tsr 18767  df-top 23239  df-topon 23256  df-bases 23291  df-lm 23574  df-xlim 47032

This theorem is used by: (None)